JP5194450B2 - Turbo molecular pump - Google Patents
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Description
本発明は、ターボ分子ポンプに関する。 The present invention relates to a turbo molecular pump.
従来、動翼と静翼とから成るターボ分子ポンプ部と、ネジロータとネジステータネジとから成るネジポンプ部とを有する高ガス負荷対応型のターボ分子ポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなターボ分子ポンプでは、ポンプ内部に反応生成物が堆積するのを避けるために、ネジステータが設けられるハウジングに排気口を配設し、ハウジングと排気口とを所定温度に加熱する加熱手段を備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a turbo molecular pump compatible with a high gas load having a turbo molecular pump portion including a moving blade and a stationary blade and a screw pump portion including a screw rotor and a screw stator screw is known (see, for example, Patent Document 1) ). In such a turbo molecular pump, in order to avoid the accumulation of reaction products in the pump, an exhaust port is provided in a housing provided with a screw stator, and heating means for heating the housing and the exhaust port to a predetermined temperature is provided. I have.
ところで、ネジポンプ部の性能向上を図ろうとすると、ネジステータの直径を拡大または排気口方向に伸延する等の必要がある。排気口方向に伸延する場合、ネジステータの下方への延長に伴う排気口の開口面積縮小を避けるため、ポンプ本体が軸方向に大きくなってしまうという問題があった。 By the way, in order to improve the performance of the screw pump section, it is necessary to enlarge the diameter of the screw stator or to extend it in the direction of the exhaust port. When extending in the direction of the exhaust port, there is a problem that the pump body becomes larger in the axial direction in order to avoid a reduction in the opening area of the exhaust port due to the downward extension of the screw stator.
請求項1の発明は、ターボポンプ部と、ネジポンプ部と、ネジポンプ部のネジステータが設けられた略円筒状のハウジングと、ハウジングの側面に形成され、ネジポンプ部の下流側空間とポンプ外部とを連通する所定長さの筒状孔から成り、ネジポンプ部の下端部により上部側が覆われた開口部を有する排気口と、筒状孔の排気口の両側面において排気口の開口部よりも排気口の長手方向に食い込んだ位置で排気口に連通し、下流側空間のガスを排気口の両側周から排気口へと導くガス通路とを備え、ガス通路は、ハウジングの内周面の一周にわたって形成され、排気口の側周の一部を切り欠くリング状の溝であり、ガス通路が筒状孔の排気口に連通する両側周の開口のコンダクタンスの合計は、排気口の開口部における、ネジポンプ部の下端部により覆われた部分のコンダクタンスと同程度であることを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載のターボ分子ポンプにおいて、ネジステータを、ハウジングに一体に形成したものである。
請求項3の発明は、請求項1に記載のターボ分子ポンプにおいて、ネジステータは、ハウジングと別体に設けられ、ボルトによりハウジングに固定されたものである。
According to the first aspect of the present invention, a turbo pump portion, a screw pump portion, a substantially cylindrical housing provided with a screw stator of the screw pump portion, a side surface of the housing, and a downstream space of the screw pump portion and the outside of the pump communicate with each other. And an exhaust port having an opening that is covered with the lower end of the screw pump portion and having an upper portion covered by the lower end portion of the screw pump portion, and an exhaust port on both sides of the exhaust port of the cylindrical hole. A gas passage that communicates with the exhaust port at a position that bites in the longitudinal direction and guides the gas in the downstream space from both sides of the exhaust port to the exhaust port, and the gas passage is formed over the entire inner peripheral surface of the housing. , A ring-shaped groove that cuts out a part of the side circumference of the exhaust port, and the sum of the conductance of the openings on both sides where the gas passage communicates with the exhaust port of the cylindrical hole is the screw pump part at the opening part of the exhaust port Under Characterized in that it is comparable to the conductance of the covered part fractionated by parts.
According to a second aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the first aspect, the screw stator is formed integrally with the housing.
According to a third aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the first aspect, the screw stator is provided separately from the housing and is fixed to the housing by a bolt.
本発明によれば、下流側空間のガスを排気口の側周から排気口へと導くガス通路とを備えたので、ポンプの大型化を抑えつつ排気口の開口面積の拡大を図ることができる。 According to the present invention, since the gas passage for guiding the gas in the downstream space from the side periphery of the exhaust port to the exhaust port is provided, the opening area of the exhaust port can be increased while suppressing an increase in the size of the pump. .
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明によるターボ分子ポンプの一実施の形態を示す図である。図1に示すターボ分子ポンプは高ガス負荷対応型のターボ分子ポンプであって、ロータ翼20とステータ翼30とから構成されるターボポンプ部と、ネジロータ部21とネジステータ部31とから構成されるネジポンプ部とを有している。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a turbo molecular pump according to the present invention. The turbo molecular pump shown in FIG. 1 is a turbo molecular pump compatible with a high gas load, and is composed of a turbo pump portion composed of rotor blades 20 and
ロータ翼20およびネジロータ部21はロータ2に形成されており、ステータ翼30およびネジステータ部31はハウジング3に設けられている。ロータ2は、スピンドル4に設けられたラジアル磁気軸受41,42およびスラスト磁気軸受43によって非接触支持されるとともに、モータ44によって回転駆動される。
The rotor blade 20 and the
ハウジング3上に積層された複数のステータ翼30間にはスペーサ32が配設されており、ケーシング5をハウジング3にボルト締結することにより、ステータ翼30およびスペーサ32がケーシング上端とハウジング3との間に挟持される。各ステータ翼30は、スペーサ32によって所定位置に位置決めされる。
ケーシング5の吸気口から流入したガス分子はターボポンプ部によって図示下方へと叩き飛ばされ、下流側に向かって圧縮排気される。その圧縮されたガス分子は、さらにネジポンプ部によって圧縮され、ハウジング5の下部に形成された下流側空間(以下では背圧空間と呼ぶ)Sに達する。背圧空間Sのガスは排気口33に接続された補助ポンプにより外部へと排気される。なお、図示していないが、排気口33には補助ポンプを接続するための排気フランジ35が取り付けられる(図2参照)。
Gas molecules that have flowed from the intake port of the
図2は、ネジポンプ部および排気口の部分を詳細に示す図である。図2(a)は、図1に示した本実施の形態の場合の断面図である。図2(b)は、ネジポンプ部の軸方向長さが図2(a)に示すものよりも短い従来の場合を示す。ネジステータ部31はハウジング3に形成されたネジ溝から成るので、図2(a)に示すように、ネジステータ部31の内周面を排気口33が設けられる背圧空間Sの内周面よりも突出させて、ネジ溝から背圧空間Sへのガスの流れを妨げないようにしている。
FIG. 2 is a diagram showing in detail the screw pump portion and the exhaust port portion. FIG. 2A is a cross-sectional view of the present embodiment shown in FIG. FIG. 2B shows a conventional case in which the axial length of the screw pump portion is shorter than that shown in FIG. Since the
図2(b)の場合には、ハウジング3に形成されたネジステータ部31の下端とスピンドルの面との軸方向距離L、すなわち、ネジポンプ部の背圧空間(下流側空間)Sの軸方向寸法Lを、排気口33の内径Dよりも大きく設定することで、排気口33の断面積と同一の開口面積を背圧空間Sに対して確保している。なお、ハウジング3は、反応生成物の堆積を防止するためにヒータ50と冷却水パイプ51とにより温度制御される。
In the case of FIG. 2B, the axial distance L between the lower end of the
図2(b)において、ネジポンプ部の性能向上のためにネジロータ部21およびネジステータ部31を二点鎖線で示すように下方に拡大すると、排気口33の開口部の符号Bで示す部分がネジステータ部31によって塞がれてしまう。その結果、排気口33の背圧空間S側の開口面積が小さくなり、コンダクタンス低下による排気性能への悪影響が生じる。例えば、拡大前の円形開口部のコンダクタンスをC1、拡大後の半円形状開口部のコンダクタンスをC2とすれば、図2(a)に示す状態ではC2はC1の半分程度となってしまう。
In FIG. 2B, when the
図2(a)に示すターボ分子ポンプでは、ネジステータ部31の下部に、ハウジング内周面から外周面方向に凹んだリング状の溝34を形成した。この溝34は、排気口33の背圧空間S側の開口から出口開口方向(図示右方向)へと食い込むように形成されている。図3(a)はハウジング3を底面側から見た図であり、図3(b)はC矢視図である。図3に示すように、溝34は内周面の一周にわたってリング状に形成されている。
In the turbo molecular pump shown in FIG. 2A, a ring-
図4は排気口33の部分を拡大して示した断面図である。排気口33の背圧空間側の開口は符号Bで示す部分がネジステータ部31によって塞がれており、この部分は図2(b)に示した従来のものと同様である。しかしながら、溝34が排気口33に食い込むように形成されているため、排気口33の周面の一部が切り欠かれ、溝34を介して背圧空間Sに連通する開口33aが2箇所形成されることになる。その結果、十分な開口面積を確保することができる。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
例えば、開口部33aのコンダクタンスをC3とすると、開口部33aが形成されたことにより、全体のコンダクタンスはほぼC2+C3+C3になると考えられる。そのため、C2+C3+C3=C1となるように溝34を設定すれば、図2(b)の場合と同程度のコンダクタンスを確保することができる。
For example, if the conductance of the opening 33a is C3, it is considered that the overall conductance is approximately C2 + C3 + C3 due to the formation of the opening 33a. Therefore, if the
よって、背圧空間(下流側空間)Sの軸方向寸法Lが排気口33の内径Dよりも小さい場合であっても、溝34の形成で排気口33の開口面積が増加し、背圧空間Sから溝34を介して排気口33への流入するガスへのコンダクタンス低下を防止することができる。この場合、溝34は排気口33へのガス通路として機能する。その結果、ターボ分子ポンプの軸方向寸法の増加を抑えつつ、ネジポンプ部の排気性能を向上させることができる。また、溝34を形成しても、ハウジング底面36の形状は変化しないので、スピンドル4の固定には支障がない。
Therefore, even when the axial dimension L of the back pressure space (downstream space) S is smaller than the inner diameter D of the
ここでは、溝34をリング状に形成したが、必ずしもリング状でなくてもよく、排気口33を含む左右方向に延びる所定長さの溝であっても構わない。背圧空間Sのガスは溝34に流れ込んだ後、排気口側面の開口部33aから排気口33に流入する。
Here, the
ところで、上述した例ではネジステータ部31を下方に拡大した場合について説明したが、図2(b)に示すような従来のポンプのようにL>Dのような条件であっても、排気口33に食い込むように溝34を形成すれば、図2(a)の場合と同様に切り欠き開口が周面に形成されるので、コンダクタンスの向上を図ることができる。
By the way, in the above-described example, the case where the
なお、上述した実施の形態では、磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明したが、本発明は磁気軸受式に限らず適用することができる。さらに、ハウジング3の内周面にネジ溝を形成してネジステータ31をハウジング3と一体で形成したが、図5に示すようにネジステータ部31をハウジング3と別体で設けても良い。ネジステータ31はボルト37によりハウジング3に固定されている。また、本発明は、磁気軸受式のターボ分子ポンプに限らず適用することができる。
In the above-described embodiment, the magnetic bearing type turbo molecular pump has been described as an example. However, the present invention is not limited to the magnetic bearing type and can be applied. Further, although the
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、背圧空間Sは下流側空間を、溝34はガス通路を、排気口33の内径Dは軸方向開口寸法をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明を解釈する際、上記実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係に何ら限定も拘束もされない。
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the back pressure space S constitutes the downstream space, the
2:ロータ、3:ハウジング、4:スピンドル、20:ロータ翼、21:ネジステータ部、30:ステータ翼、31:ネジロータ部、33:排気口、34:溝、36:ハウジング底面、S:背圧空間 2: Rotor, 3: Housing, 4: Spindle, 20: Rotor blade, 21: Screw stator section, 30: Stator blade, 31: Screw rotor section, 33: Exhaust port, 34: Groove, 36: Housing bottom surface, S: Back pressure space
Claims (3)
ネジポンプ部と、
前記ネジポンプ部のネジステータが設けられた略円筒状のハウジングと、
前記ハウジングの側面に形成され、前記ネジポンプ部の下流側空間とポンプ外部とを連通する所定長さの筒状孔から成り、前記ネジポンプ部の下端部により上部側が覆われた開口部を有する排気口と、
前記筒状孔の排気口の両側面において前記排気口の開口部よりも前記排気口の長手方向に食い込んだ位置で前記排気口に連通し、前記下流側空間のガスを前記排気口の両側周から前記排気口へと導くガス通路とを備え、
前記ガス通路は、前記ハウジングの内周面の一周にわたって形成され、前記排気口の側周の一部を切り欠くリング状の溝であり、
前記ガス通路が前記筒状孔の排気口に連通する両側周の開口のコンダクタンスの合計は、前記排気口の開口部における、前記ネジポンプ部の下端部により覆われた部分のコンダクタンスと同程度であることを特徴とするターボ分子ポンプ。 A turbo pump section;
Screw pump,
A substantially cylindrical housing provided with a screw stator of the screw pump part;
An exhaust port that is formed on a side surface of the housing and includes a cylindrical hole having a predetermined length that communicates with the downstream space of the screw pump unit and the outside of the pump, and has an opening that is covered with the lower end of the screw pump unit. When,
The both sides of the exhaust port of the cylindrical hole communicate with the exhaust port at a position biting in the longitudinal direction of the exhaust port with respect to the opening of the exhaust port, and the gas in the downstream space is passed to both sides of the exhaust port. A gas passage that leads from the exhaust to the exhaust port,
The gas passage is a ring-shaped groove that is formed over the inner peripheral surface of the housing and cuts out a part of the side periphery of the exhaust port.
The total conductance of each side periphery of the opening communicating the gas passage outlet of the tubular hole, at the opening of the exhaust port, in parts of the conductance comparable covered by the lower end portion of the screw pump section A turbo molecular pump characterized by being.
前記ネジステータは、前記ハウジングに一体に形成されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 1 ,
The turbomolecular pump, wherein the screw stator is formed integrally with the housing.
前記ネジステータは、前記ハウジングと別体に設けられ、ボルトにより前記ハウジングに固定されていることを特徴とするターボ分子ポンプ。
The turbo-molecular pump according to claim 1,
The turbo-molecular pump, wherein the screw stator is provided separately from the housing and is fixed to the housing by a bolt.
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